(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋剤、タンパク源の水性混合物、及び希釈剤を含む接着剤組成物であって、
前記架橋剤が、ポリアミドアミン-エピクロルヒドリン樹脂、ポリアミン-エピクロルヒドリン樹脂、イソシアネート、エポキシ、アルデヒドデンプン、アルデヒド、アルデヒド樹脂、及びそれらの混合物からなる群から選択され、
前記希釈剤が、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、メトキシポリエチレングリコール、スクロース、ラクトース、ソルビトール、マルトデキストリン、シクロデキストリン、及びそれらの混合物から選択され、
前記希釈剤が前記組成物の総湿潤質量を基準にして０．０１〜７５質量％の量で存在し、且つ前記架橋剤がホルムアルデヒドを全く含まない、接着剤組成物。
【請求項２】
タンパク源の前記水性混合物が、水と、大豆粉末、大豆タンパク濃縮物、大豆タンパク単離物、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つのものとの混合物から得られる、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項３】
前記希釈剤が、グリセロール、スクロース、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項４】
前記タンパク源中のタンパク質が、接着剤組成物の総湿潤質量を基準にして、０．０１〜５０質量％の量で存在する、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項５】
前記架橋剤が、接着剤組成物の総湿潤質量を基準にして０．０１〜５０質量％の量で存在する、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項６】
前記希釈剤が、接着剤組成物の総湿潤質量を基準にして５〜６０質量％の量で存在する、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項７】
前記架橋剤がポリアミドアミン-エピクロルヒドリン樹脂である、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項８】
５〜７５質量％の範囲の固形分含量を有する、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項９】
タンパク質と架橋剤との質量比が１００：１〜０．１：１の範囲にある、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項１０】
請求項１に記載の接着剤組成物をリグノセルロース基材に適用し、前記接着剤組成物を硬化させてリグノセルロース複合材を形成する工程を含む、リグノセルロース複合材の製造方法。
【請求項１１】
前記接着剤組成物と前記リグノセルロース基材の総質量を基準にして１〜２５質量％の濃度で、前記リグノセルロース基材に前記接着剤を適用する、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
硬化時に圧力が適用され、前記圧力が大気圧〜１０００ｐｓｉ（６．８９ＭＰａ）の範囲である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記接着剤組成物を５０〜２５０℃の温度で硬化させる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記リグノセルロース基材が、砕木パルプ、おがくず、木材小片、ひも状木材（ウッドストランド）、木材ベニア、木材ボード、木材薄板（ウッドウエハー）、及び木材外装からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の製造方法によって得られるリグノセルロース複合材。
【請求項１６】
前記リグノセルロース複合材が、硬木ベニア合板、パーティクルボード、中密度ファイバーボード、配向ストランドボード、ウエハボード、ファイバーボード、平行ストランド木材、貼り合わせストランド木材、及び硬木ベニア製品からなる群から選択される、請求項１５に記載のリグノセルロース複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リグノセルロース基材を接着させるための接着剤組成物に関する。本開示はまた、開示した接着剤組成物を用いたリグノセルロース複合材の製造方法、及びその開示した方法を用いて製造されるリグノセルロース複合材にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミドアミン-エピクロルヒドリン樹脂（ＰＡＥ樹脂）と大豆タンパク質とを組み合わせて作られた木材用接着剤は、ホルムアルデヒド含有接着剤、例えば、尿素-ホルムアルデヒド（ＵＦ）樹脂、フェノール-ホルムアルデヒド（ＰＦ）樹脂、及びメラミン-ホルムアルデヒド（ＭＦ）樹脂の代替として用いられている（米国特許出願第１０／４３８，１４７号）。このＰＡＥ-大豆接着剤システムの性能は、ホルムアルデヒド含有材料に全く都合よく匹敵する。ＰＡＥ／大豆接着剤システムは、硬材ベニア合板の生産に首尾よく適用されてきている（Brown, Valerie J., “Better Bonding with Beans” in Environmental Health Perspectives, 113(8):A538-A541, 2005、及び“Columbia Forest Products Launchers a Revolution in Plywood Adhesives”, Environmental Building News, 14(6):9, 2005）。しかしながら、その他の木材複合材用途、例えば、パーティクルボード、中密度ファイバーボード（ＭＤＦ）、及び配向ストランドボード（ＯＳＢ）におけるＰＡＥ又はその他のホルムアルデヒド不含架橋剤／大豆接着剤システムの使用は、より低粘度の接着剤システムを必要とする。
【０００３】
パーティクルボード、ＭＤＦ、及びＯＳＢについては、接着剤は、通常、木材原料にスプレーされ、これは低粘度接着剤システムを必要とする。接着剤をより多くの水で希釈して粘度を下げることは限定された選択肢であり、なぜなら、多すぎる水の添加は、加圧中にスチーム通気を引き起こし、あるいは過剰な水を除去するために長い加圧時間が必要となりうるからである。大豆／ＰＡＥシステムについては、粘度を低下させるための一つの方法は、ＰＡＥ樹脂の粘度／分子量を低くすることである（米国特許出願第１１／８９５，１２２号、米国特許公開２００８００５０６０２Ａ１号公報）。固形分を維持しながら低粘度を得る別の方法は、不揮発性の変性剤／希釈剤として尿素を用い、大豆の量を実質的に低減することである（米国特許出願第１１／７７９，５５８号、米国特許出願公開２００８００２１１８７Ａ１号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開２００８００５０６０２Ａ１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開２００８００２１１８７Ａ１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Brown, Valerie J., “Better Bonding with Beans” in Environmental Health Perspectives, 113(8):A538-A541, 2005
【非特許文献２】“Columbia Forest Products Launchers a Revolution in Plywood Adhesives”, Environmental Building News, 14(6):9, 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、従来のシステムは、良好な性能特性をもたらすために尿素を用いている。しかし、非尿素代替物が市場では望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様では、リグノセルロース基材を接着するための接着剤組成物は、架橋剤（クロスリンカー）及び非尿素希釈剤を含み、この非尿素希釈剤はこの組成物の総湿潤質量(wet weight)を基準にして約０．０１〜約７５質量％の量で存在する。
【０００８】
本開示は、以下の成分：
（ａ）タンパク質の水性混合物、
（ｂ）架橋剤、及び
（ｃ）非尿素希釈剤
を含み、非尿素希釈剤がこの組成物の総湿潤質量を基準にして約０．０１〜約７５質量％の量で存在する、リグノセルロース基材を接着するための接着剤組成物にも関する。
【０００９】
この架橋剤は実質的にホルムアルデヒド不含架橋剤であり、典型的には、ポリアミドアミン-エピクロルヒドリン樹脂、ポリアミン-エピクロルヒドリン樹脂、イソシアネート、エポキシ、アルデヒドデンプン、アルデヒド、アルデヒド樹脂、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
【００１０】
本開示は、開示した接着剤組成物を用いてリグノセルロース複合材を製造する方法にも関する。この方法は、開示した接着剤組成物をリグノセルロース基材に適用し、その接着剤組成物を硬化させることによって複合材を形成する工程を含む。接着剤組成物の適用の種類及び前記の形成方法は、製造されるリグノセルロース複合材の種類に応じて変わる。本接着剤組成物は熱によって硬化する。
【００１１】
本開示は、この開示した方法によって製造されるリグノセルロース複合材にも関する。
【００１２】
予期せぬことに、実質的に尿素不含の架橋剤を含む接着剤配合物に、尿素以外の選択した不揮発性添加剤を添加することは、良好な接着特性を保つことができる一方で、多くの用途に有用な低い配合物粘度をもたらすことができることを発見した。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発明の詳細な説明］
「含む」の語及びその文法上の変形は、本明細書で用いるように、「有する」又は「含む」を包含する意味で用い、「のみからなる」の排他的意味では用いていない。本明細書で用いているとおり、単数の用語は、複数並びに単数を包含することが理解される。
【００１４】
「リグノセルロース基材」の語は、リグニンを含む任意の種類の生産物を意味する。非限定的な例には、砕木パルプ、おがくず、木材小片、ひも状木材（ウッドストランド）、木材ベニア、木材ボード、木材薄板（ウッドウエハー）、木材外装が含まれる。
【００１５】
本発明の一つの態様では、リグノセルロース基材を接着するための接着剤組成物は、架橋剤（クロスリンカー）及び非尿素希釈剤を含み、この非尿素希釈剤は組成物の総湿潤質量を基準にして約０．０１〜約７５質量％の量で存在する。
【００１６】
本発明の別の態様では、リグノセルロース基材を接着させるための接着剤組成物は、
（ａ）タンパク質の水性混合物、
（ｂ）架橋剤、及び
（ｃ）非尿素希釈剤
を含み、架橋剤は実質的にホルムアルデヒド不含架橋剤であり、非尿素希釈剤は組成物の総湿潤質量を基準にして約０．０１〜約７５質量％の量で存在する。
【００１７】
タンパク質は、組成物の総湿潤質量を基準にして、約０．０１〜約５０質量％、好ましくは０．１〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％の量で存在する。タンパク質のパーセント量を計算する場合、タンパク質はタンパク源に存在するタンパク質の実際の量であり、たとえば、大豆粉は通常約５０質量％のタンパク質（乾燥物基準）である。タンパク質系接着剤は当分野で周知である。本発明に用いるために好適なタンパク源には、カゼイン、血粉、羽毛粉、ケラチン、ゼラチン、コラーゲン、グルテン、小麦グルテン（小麦タンパク）、乳清タンパク、ゼイン（コーンタンパク）、菜種かす、ヒマワリ粉、及び大豆が含まれる。
【００１８】
大豆は本発明のための特に有用なタンパク源である。大豆は、大豆タンパク単離物、大豆粉、大豆粉末、又は焼いた大豆の形態で用いることができる。大豆タンパクは一般に、加工した大豆フレークを１００〜２００メッシュに粉砕することによって大豆粉（約５０質量％のタンパク質、乾燥物基準）の形態で得られる。大豆粉はさらに精製して（通常、可溶性炭水化物の溶媒抽出によって）、約６５質量％のタンパク質（乾燥物基準）を含む大豆タンパク濃縮物を得ることができる。脱脂大豆をさらに精製して大豆タンパク単離物（soy protein isolate (SPI)）を製造することができ、これは少なくとも約８５質量％（乾燥物基準）のタンパク質含有量を有する。
【００１９】
接着剤に用いるのに適した大豆粉は、大豆から油のいくらか又はほとんどを除去し、得られる残留大豆粉を次に非常に細かな大豆粉末に粉砕することによって得ることができる。典型的には、ヘキサンを使用して、砕いた大豆から非極性油の大部分を抽出するが、押出し／抽出法も油除去の好適な手段である。抽出した大豆フレーク中の残存ヘキサンは、典型的には、２つの方法（デソスベンタイザー(desolventiser)・トースター（ＤＴ）法、又はフラッシュ・デソルベンタイザー・システム（ＦＤＳ）を用いること）のうちの１つによって除去される。ＤＴ法の使用は、ＦＤＳ法（約７０℃の最高温度；１〜６０秒の滞留時間）よりも、大豆のより厳しい熱処理（約１２０℃の最高温度；４５〜７０分の滞留時間）をもたらす。ＤＴ法は、より濃い色の生成物をもたらし、典型的には、ソイミール又は焼いた大豆（toasted soy）といわれる。ソイミール又は焼いた大豆（toasted soy）は、ＤＴ法で加工した大豆製品をいうのに同義的に用いられる。
【００２０】
大豆製品のタンパク質部分が水に溶解又は分散される能力は、タンパク質分散指数（ＰＤＩ）試験によって測定される。この試験は以下のように説明される：大豆の試料を粉砕し、水と特定の割合で混合し、特定の時間（１０分間）、設定速度（７，５００ｒｐｍ）でブレンドする。粉砕大豆の窒素量と抽出物の窒素量を、燃焼法を用いて測定する。ＰＤＩ値は、抽出物の窒素含量を初期のマメの窒素含量で割った商である。
【００２１】
ＤＴ加工した大豆製品のタンパク質部分は、より低いＰＤＩ値によって示されているように、ＦＤＳ法によって加工された大豆製品よりも、水中へのより低い溶解性／分散性を有する。ソイミール（焼いた大豆）は、典型的には、２０又はそれ未満のＰＤＩ値を有するのに対し、ＦＤＳ加工された大豆製品は２０〜９０の範囲のＰＤＩ値を有する。
【００２２】
本発明で用いるタンパク質は、その溶解性、分散性、及び／又は反応性を高めるために前処理又は変性されていてもよい。例えば、大豆タンパクは生産されたままで用いることができ、あるいは性能強化のためにさらに変性されてもよい。米国特許第７，０６０，７９８号明細書（その全体の内容を参照により本明細書に援用する）は、タンパク質を変性する方法と接着剤へのそれらの組み込みを教示している。
【００２３】
架橋剤（ｂ）は、実質的にホルムアルデヒドを含まない架橋剤である。架橋剤は、ポリアミドアミン-エピクロルヒドリン樹脂（ＰＡＥ樹脂）、ポリアミン-エピクロルヒドリン樹脂、イソシアネート、エポキシ、アルデヒドデンプン、アルデヒド、アルデヒド樹脂、及びそれらの混合物から選択される少なくとも１種であってよい。アルデヒドデンプンには、ジアルデヒドデンプン、並びにアルデヒド官能基を含むその他のデンプンが含まれる。アルデヒド樹脂には、グリオキサール系架橋剤とグリオキサル化されたポリアクリルアミドが含まれる。有用なアルデヒドの例は、グリオキサール及びグルタルアルデヒドである。アルデヒド官能性樹脂架橋剤の例には、Sequarez（登録商標）755（RohmNova, Mogadore, Ohio）、PPD M-5054（登録商標）（Hercules Incorporated, Wilmington, DE）、及びグリオキサル化されたポリアクリルアミド、例えばHercobond（登録商標）1000（Hercules Incorporated, Wilmington, DE）が含まれる。架橋剤は、組成物の総量を基準にして約０．０１〜約５０質量％の量で存在する。
【００２４】
ＰＡＥ樹脂は、Hercules Incorporated、Wilmington DEを含めて多くのサプライヤーから市販されている。ＰＡＥ樹脂は２段階法で作られ、この方法ではポリアルキレンポリアミンとポリカルボン酸との重縮合によって（典型的には、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）とアジピン酸との反応を伴う）ポリアミドアミンが最初に調製される。ポリアミドアミンを調製するいくつかの方法が開示されており、それはポリアミドアミンの分子量及び構造の制御をもたらす。これらには、分子量を制御するための一官能末端封鎖剤の使用が含まれ、米国特許第５，７８６，４２９号明細書、米国特許第５，９０２，８６２号明細書、及び米国特許第６，２２２，００６号明細書に開示されており、これらの全てを参照により援用する。ポリアミドアミンの分子量を制御するための別の手法が、米国特許第６，９０８，９８３号、及び米国特許第６，５５４，９６１号で議論されている。
【００２５】
ポリアミドアミンは、次に水溶液中でエピクロルヒドリンと反応されてＰＡＥ樹脂を作り出す。熱硬化性ＰＡＥ樹脂の調製は、米国特許第４，８５３，４３１号明細書、米国特許第５，０１９，６０６号明細書、米国特許第５，１７１，７９５号明細書、米国特許第５，１８９，１４２号明細書、及び米国特許第５，６１４，５９７号明細書に記載されている。
【００２６】
グリオキサールに基づく架橋性樹脂は当分野で公知であり、例えば、米国特許第３，８６９，２９６号明細書、米国特許第３，９１７，６５９号明細書、及び米国特許第４，４７１，４８７号明細書を参照されたい。グリオキサール-尿素バインダー組成物は、米国特許第５，４３５，８４１号明細書に記載されている。米国特許第５，３９５，４４０号明細書は、グリオキサール-尿素バインダーを記載しており、これは酸化ホウ素酸(oxygenated boron acid)のアルカリ金属塩と水酸化カルシウムをも含む。米国特許第４，２８４，７５８号明細書は、アルキル化されたグリオキサール／環状尿素縮合物を開示しており、これは織物に対する優れたホルムアルデヒド不含架橋性樹脂である。米国特許第４，３４３，６５５号明細書は、グリオキサールが環状尿素と反応されている樹脂を記載している。
【００２７】
グリオキサールとポリヒドロキシ化合物とから調製されたバインダーが、米国特許第５，１１４，９９９号明細書に記載されている。環状尿素／グリオキサール／ポリオールの縮合物、並びに織物及び紙の処理におけるそれらの使用は、米国特許第４，４５５，４１６号明細書に記載されている。紙塗工用組成物は米国特許第４，５３７，６３４号明細書に記載されており、これはグリオキサールとビシナルポリオールとから作られたバインダーのための不溶化剤を含む。
【００２８】
非尿素希釈剤（ｃ）は、水中で低い粘度を与える、低揮発性の水溶性又は水分散性の化合物である。非限定的な化合物には、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、2-メトキシエタノール、グリセロール、及びグリセロール誘導体、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルピロリドン、低分子量ポリエチレングリコール、及びメトキシポリエチレングリコールなどの誘導体、スクロース、ラクトース、ソルビトール、マルトデキストリン、シクロデキストリン、炭水化物、シロップ、及び加水分解された低分子量ポリサッカライド又はオリゴサッカライド、無機塩（例えば、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、塩化ナトリウム、及びミョウバン）、ベントナイト、ケイ酸アルミニウム、アルカリ金属アルミノシリケート、水溶性有機化合物（例えば、ホルムアミド及びアセトアミド、N-メチルピロリドン）、界面活性剤、乳化剤、オイル（例えば、植物油、シリコーンオイル、鉱油、及びその他のオイル）、ならびにそれらの混合物、が含まれる。
【００２９】
本発明の一つの態様では、希釈剤はアルコール官能基を含む化合物である。希釈剤は、ジオール及びポリオールのように、複数のアルコール官能基を同じ分子に含むことが好ましい。
【００３０】
本発明のいくつかの態様では、好ましい非尿素希釈剤はグリセロール、スクロース、ソルビトール、コーンシロップ、及び水素化コーンシロップである。
【００３１】
非尿素希釈剤は接着剤組成物の総湿潤質量を基準にして約０．０１〜約７５質量％の量で存在する。典型的には、非尿素希釈剤は、接着剤の総湿潤質量を基準にして約５〜約６０質量％、より典型的には約１０〜約５０質量％の量で存在する。
【００３２】
別の態様では、非尿素希釈剤は、タンパク質の存在なしで架橋剤とともに用いることができる。架橋剤の担体として作用する非尿素希釈剤は、接着剤システムの固形分を増大させ、並びにコストを下げることができる。非尿素希釈剤は、接着剤組成物の総湿潤質量を基準にして約０．０１〜約９０質量％の量で存在する。米国特許出願第１１／４６７，６６９号は、尿素を伴うアゼチジニウム樹脂の非タンパク質システムを提示している。
【００３３】
本開示の別の態様では、少なくとも１種の補助添加剤（ｄ）が、開示した接着剤組成物に添加されてもよい。
【００３４】
この接着剤組成物に含有されうる補助添加剤には、増量剤、粘度調整剤、消泡剤、殺生物剤、及びフィラー（例えば、小麦粉、樹皮粉、ナッツ殻粉、及びトウモロコシ穂軸粉）が含まれる。
【００３５】
接着剤組成物の成分は、適切なミキサー中で一緒にされ、均一な混合物が得られるまで撹拌される。様々な添加の順序を用いることができる。例えば、タンパク源（例えば、大豆粉）を水に添加し、次に希釈剤を添加する。あるいは、希釈剤を水に添加し、次いでタンパク源を添加する。タンパク源／水／希釈剤混合物の熱処理は任意である。架橋剤は、典型的には適用する時近くに添加され、なぜなら、特定の架橋剤は配合物中で限られた安定性しかもつことができないからである。
【００３６】
接着剤組成物は、典型的には、５〜７５質量％の範囲、より典型的には１０〜６５質量％の範囲、最も典型的には２０〜６０質量％の範囲の固形分含量で調製される。接着剤組成物中の架橋剤とタンパク質との最も有効な割合は、接着される基材、用いるタンパク質の種類、及び架橋剤の物理化学的特性に左右される。接着剤配合物に用いるタンパク質と架橋剤の質量比は、典型的には、１００：１〜０．１：１の範囲、より典型的には２５：１〜０．５：１の範囲、最も典型的には２０：１〜１：１の範囲である（乾燥重量基準）。タンパク質と架橋剤との比を計算する場合、タンパク質はそのタンパク源中に存在するタンパク質の実際の量である。
【００３７】
接着剤組成物のｐＨは、熱硬化性である接着剤組成物の反応性を制御するために調節してよい。硬化温度及びｐＨを用いて、用途に応じて変わる硬化時間を制御することができる。ｐＨは典型的には約５〜１０である。例えば、ＰＡＥ樹脂は約６〜１０のほぼ中性からアルカリの範囲でより反応性であり、一般にｐＨをこの範囲に調節することは増大した反応性を与える。
【００３８】
上で言及したように、本接着剤組成物は熱硬化性物質であり、したがって、熱及び任意により圧力の適用によって硬化される。接着剤組成物を硬化させるための典型的温度は、５０℃〜２５０℃の範囲、より典型的には８０〜２００℃の範囲、より典型的には１００℃〜１８０℃の範囲である。これらの温度における硬化時間は、２０秒〜１時間、より典型的には１分〜３０分、最も典型的には２分〜１０分の範囲であることができる。
【００３９】
任意選択で適用されてもよい圧力は、およそ大気圧〜約１０００ｐｓｉの範囲である。典型的には、約２５〜約５００ｐｓｉの範囲の圧力、最も典型的には約２５〜約２５０ｐｓｉの圧力が用いられる。
【００４０】
本接着剤組成物の粘度は、典型的には、約１０〜約１００，０００ｃｐｓの範囲（３０ｒｐｍにてスピンドル２を用いたブルックフィールド粘度計で測定して）であり、より典型的には約２０〜２０，０００ｃｐｓの範囲、なおさらに典型的には約３０〜約１０，０００ｃｐｓの範囲である。適切な粘度は、その特定の用途に左右される。
【００４１】
本開示の別の態様は、リグノセルロース複合材の製造方法に関わる。この方法は、接着剤組成物をリグニン含有基材に適用し、その接着剤組成物を硬化させてリグニン含有複合材を形成させる。
【００４２】
本発明の接着剤組成物は、接着剤組成物と基材の総質量を基準にして、１〜２５質量％の範囲、好ましくは１〜１２質量％の範囲、最も好ましくは２〜１０質量％の範囲で、好適な基材に添加される。
【００４３】
接着剤組成物は、ローラーコーティング、ナイフコーティング、押出し、カーテンコーティング、フォームコーター、及びスプレーコーターの使用によって適用されることができ、その一例は回転ディスク型樹脂塗布器である。本開示における低粘度の組成物は、例えば、パーティクルボード、ＭＤＦ、及び配向ストランドボードにおいて、スプレーコーティング及び回転ディスク塗布のために特に有用である。
【００４４】
本開示の接着剤組成物は、硬木（ハードウッド）ベニア合板、パーティクルボード、ＭＤＦ、及び配向ストランドボードの製造において用いることができる。本組成物は、低粘度配合物がしばしば利用されるパーティクルボード、ＭＤＦ、及び配向ストランドボードに対して特に有用である。
【００４５】
例えば、合板を製造するためには、接着剤組成物を、ロールコーティング、ナイフコーティング、カーテンコーティング、又はスプレーによってベニア表面上に適用することができる。複数のベニアを次に重ね合わせて必要な厚さのシートを形成する。組み立てられたパネルを次に任意選択により常温で加圧してその構造を固めてもよい（コールドプレス）。これは、２５〜２５０ｐｓｉの圧力で１〜１０分行うことができる。このマット又はシートを次に加熱プレス（例えばプラテン）中に置き、圧縮して、材料のボードへの固定及び硬化を達成する。硬木（ハードウッド）ベニア合板は、パーティクルボード、配向ストランドボード（ＯＳＢ）、ウエハボード、ファイバーボード（中密度及び高密度ファイバーボードを含む）、平行ストランド木材（ＰＳＬ）、貼り合わせストランド木材（ＬＳＬ）、及びその他の同様の生産物などの基材に硬木表面ベニアを接着することによって製造することもできる。
【００４６】
パーティクルボード、ＭＤＦ、及び配向ストランドボードについては、接着剤組成物は一般にスプレー又は回転ディスクによってその構成材に適用され、次に表面-コア-表面層に重ねられ、次に室温で部分的に固定され、加熱プレス中で最終的に固化される。この組成物は、構成材上に有効にスプレー又は回転ディスク塗布するために充分に粘度が低くあるべきである。好ましくは、スプレー又は回転ディスク塗布のための粘度は、１０，０００センチポイズ未満、より好ましくは、粘度は５０００センチポイズ未満である。
【００４７】
低揮発性の非尿素希釈剤の使用は、同等の粘度で同等の固形分又はそれより高い固形分での低粘度の大豆／架橋剤接着剤配合物の製造を可能にする。これらの添加剤は尿素に対するさらなる利点を有し、そこでは大豆粉を予備加熱してウレアーゼを除去する必要がなく、ウレアーゼは尿素を用いた配合物中でアンモニア形成をもたらす。さらに、特定の非尿素添加剤、例えばジオール又はポリオールは、尿素に置き換えて用いた場合に、接着強度のより良好な保持をもたらす。
【００４８】
以下の例は説明の目的のみのためのものであり、特許請求の範囲を限定することを意図していない。
【実施例】
【００４９】
［実施例のための一般手順］
以下の手順／試験を実施例のために用いた。
（１）ブルックフィールド（ＢＶ）粘度はDV-IIビスコメーター（Brookfield Viscosity Lab, Middleboro, MA）を使用して測定した。選択したスピンドル（２番）を装置に取り付け、装置を３０ＲＰＭの速度に設定した。ブルックフィールド粘度のスピンドルを、空気の泡を取り込まないようにして配合物中に挿入し、次に上記の速度で３分間、２４℃にて回転させた。単位はセンチポイズ（ｃｐｓ）である。
（２）接着強度：  接着強度は、自動化接着評価システム（ABES、 AES, Incから, Corvallis, Oregon）を使用して測定した。メープルのベニア片（２０ｍｍ×１１７ｍｍ（木目に平行）×０．７〜０．８ｍｍ（厚さ））を、重ね剪断配置にて、その機械中で一緒に加圧した。重なり領域は５ｍｍで、１２１℃にて硬化時間２分で、且つ重なり領域において２ＭＰａの圧力だった。
硬化に続いて、サンプルをその機械中で８秒間空冷し、次にその機械中で重ね剪断試験を行った。湿潤接着強度については、サンプルを加圧及び硬化後に取り出し、ＤＩ水中に室温にて１時間浸し、次に水から取り出してその機械中で濡れたまま試験した。１時間の浸漬は、接着線を完全に濡らすために充分であることがわかった。接着強度は破壊荷重／重なり面積で与えられる（ｐｓｉ）。
【００５０】
（３）パーティクルボードパネル：  コア原料（内部接着試験）又は表面原料（破壊モジュラス−ＭＯＲ試験）を、回転ドラム（２フィート（６０．９６ｃｍ）直径×１フィート（３０．４８ｃｍ）幅、バッフル付き）中に入れて、実験室で小さなパネル（１０インチ（２５．４ｃｍ）×１０インチ（２５．４ｃｍ））を作った。蠕動ポンプと空気式噴霧ノズルを使用して、回転する原料上に接着剤をスプレーした。パネルを１０インチ（２５．４ｃｍ）×１０インチ（２５．４ｃｍ）のプレキシガラス形状に成形し、金属板とともにプリプレスした。この予備成形したマットを、厚さ止めのために両サイドに１１／１６インチ（１．７５ｃｍ）（コア）又は１／２インチ（１．２７ｃｍ）（表面）の棒状物を備えたカーバープレス（Carver press）中で１２インチ（３０．４８ｃｍ）×１２インチ（３０．４８ｃｍ）に押圧した。硬化時間は１７０℃で５分だった。内部接着試験のために、中心３インチ（７．６２ｃｍ）×３インチ（７．６２ｃｍ）を冷えたパネルから切り出し、（９）１インチ（２．５４ｃｍ）×１インチ（２．５４ｃｍ）片を内部接着（ＩＢ）試験のために切断した。ＩＢ試験はＡＳＴＭ  Ｄ１０３７−９９と同様に行った。各片は、質量、長さ、幅、及び厚さを測定し、平均密度を求めた。この断片に、ホットメルト接着剤（Cool-Lok 34-250A, National Starch, Bridgewater, NJ）を用いてアルミニウムのつまみを接着し、冷えるままにしておいた。ＩＢ試験は、Shimpoフォース・ゲージ(Shimpo force gauge)を用いて行い、結果は９つのサンプルについて平均した。ＭＯＲ試験については、（８）８インチ（２０．３２ｃｍ）×１インチ（２．５４ｃｍ）の片を切断し、ＭＯＲ試験をＡＳＴＭ  Ｄ１０３７−９９同様に行った。間隔（スパン）は６インチ（１５．２４ｃｍ）であり、試験はShimpoフォース・ゲージを用いて行った。各片は、質量、長さ、幅、及び厚さを測定して密度を得た。ＭＯＲ対密度を各配合についてグラフにし、データを直線にフィッティングし、４４ｐｃｆについて正規化した。
【００５１】
［例１〜１５］
例１〜１３については、２０ｇの大豆粉（Prolia 200/20又はProlia 100/90）を９０ｇの水と混合した。サンプルは次に加熱処理をするか、又は加熱処理をしなかった。熱処理は、その大豆混合物を８０℃で３０分加熱し、５０℃に冷却し、５０℃に１時間保持することからなる。次に希釈剤（４０ｇ）を、保存料として０．１％Proxel（登録商標）GXL（Arch Chemicals, Norwalk, CT）とともに（例１を除き）、その大豆混合物に添加した。全固形分は、言及している場合を除いて、これらの例については４０％だった。大豆油を用いた大豆粉配合物（例１３）は、混合物を２３℃で５分間撹拌して安定なエマルションを形成させることによって調製した。粘度は、２０ｒｐｍでスピンドル２を用いてブルックフィールド粘度計によって測定した。データは表１に示している。
【００５２】
表１に示した粘度は、例１〜１３については、低粘度の流動性配合物を示している。本発明の完成された接着剤組成物は、単に架橋剤を添加することによって作ることができ、全般的に低粘度を示す。対照的に、単に大豆粉と水の４０％固形分の混合物（例１４、希釈剤なし）は高粘度で、全く流動しなかった。希釈剤なしで同様の粘度を得るためには、固形分量は１３．３％（例１５）近くでなければならない。本発明の希釈剤を用いての粘度（例２〜１３）は、希釈剤として尿素に対する粘度（例１）よりも低い。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
［例１６〜２８］
例１６〜２７は、大豆＋例１〜１１及び１５の希釈剤混合物を利用している。例１６は、尿素の対照であり、例２７は希釈剤なしの対照である。２８（ＰＡＥなし）を除く各例については、（大豆＋希釈剤）の固形分に対して、樹脂固形分に基づいて１０％のＰＡＥ樹脂架橋剤（Chemvisions CA 1000, 100 cps, Hercules Incorporated）を、ＡＢＥＳ試験の日に、大豆＋希釈剤混合物と混合した。例えば、各１００ｇの（大豆＋希釈剤）の固形分に対して、１０ｇのＰＡＥ固形分を添加した。ＣＡ１０００のｐＨを、使用前に１０％ＮａＯＨで６．５〜７．０に調節した。大豆＋希釈剤混合物の安定性の指標として、接着強度を１１日目まで測定した。乾燥及び湿潤接着の結果（ＡＢＥＳ）を表ＩＩにｐｓｉ単位で示した。例２８は、架橋剤なしの大豆粉によって、非常に小さな湿潤接着力しか生み出されないことを示している。残りの例には架橋剤（ＰＡＥ）が存在する。
【００５５】
【表２】
0005393690.tif 000003
【００５６】
表ＩＩに示したデータは、尿素以外の希釈剤が、添加剤なしの対照と比較して尿素と同等又はそれより良い湿潤及び乾燥接着力を維持することができることを示している。従来技術は粘度の低下及び強度維持を尿素の使用に頼っているので、この結果は予期せぬことである。スクロース及びグリセロールは２００／２０の大豆粉（加熱したもの及び非加熱のもの）と、並びに１００／９０の粉末（非加熱）とともにうまくいく。塩化ナトリウムは接着力の大きな低下を引き起こすが、その他の塩、例えば、硫酸ナトリウムは接着力を維持することができる。スクロース及びグリセロールと大豆との混合物を用いた接着力は、少なくとも１０日間、良好な性能を維持する。それに加えて、これは高固形分量で低粘度溶液となる（表Ｉ）。
【００５７】
［例２９〜３３］
例２９〜３３は、大豆油と、硫酸ナトリウム又は塩化ナトリウムとグリセロールとの組み合わせを希釈剤として利用している。例２９は、例１で作製した尿素である。例３０については、１３．３ｇのProlia１００／９０を、２６．７ｇの大豆油及び６０ｇの水と混合した。例３１については、１３．３ｇのProlia１００／９０を１３．３ｇのグリセロール、１３．３ｇのＮａＣｌ、及び６０ｇの水と混合した。例３２については、１３．３ｇのProlia１００／９０を、１３．３ｇのグリセロール、１３．３ｇの硫酸ナトリウム、及び６０ｇの水と混合した。例３３については、２２ｇのProlia１００／９０を、１２ｇのグリセロール、１２ｇの硫酸ナトリウム、及び５４ｇの水と混合した。例２９〜３３については、１ｇのＰＡＥ樹脂架橋剤固形分（Chemvisions CA 1000, Hercules Incorporated）を、ＡＢＥＳ試験の日に１０ｇの大豆＋希釈剤固形分と混合した。乾燥及び湿潤接着力の結果（ＡＢＥＳ）を表ＩＩＩにｐｓｉ単位で示す。
【００５８】
【表３】
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【００５９】
例３０は、湿潤接着力が、この組の評価の中では、尿素／大豆粉の組み合わせ（例２９）のものと比較して、大豆粉／大豆油エマルションを用いて高められることを示している。例３１は、塩化ナトリウムの存在下で、グリセロールと大豆粉とによって、非常にわずかな湿潤接着力しか生み出されないことを示している。例３２及び３３は、グリセロール−硫酸ナトリウムの組み合わせが、グリセロール−塩化ナトリウムの組み合わせよりもずっと良好な接着性能をもたらすことを示している。
【００６０】
［例３４〜３９］
例３４〜３９は、本発明の様々な配合物並びに尿素含有対照を用いてのパーティクルボードパネルの製造を実証している。表ＩＶは、この接着配合物、並びに得られるパネル密度及びＩＢデータを示している。７．２５％の接着剤（固形分に対する固形分基準）を各パネルについて木材原料にスプレーした。希釈剤／大豆は、全ての場合に２：１（固形分に対する固形分基準）であった。例３４及び３５は例１６のように熱処理し、一方、例３６〜３９は例２４のように熱処理なしでProlia１００／９０大豆粉末を用いた。例３９については接着剤をｐＨ１０に調節したことを除き、いかなるｐＨ調整も接着剤配合物又は架橋剤に対して行わなかった。
【００６１】
この表は、グリセロール希釈剤を用いて高固形分でパーティクルボードを作る可能性を実証している。配合物のいかなる加熱／熱処理も必要ではない。予期せぬことに、グリセロール配合物を用いた内部接着強度は、類似したパネル密度において、尿素含有配合物のものよりも高かった。
【００６２】
【表４】
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【００６３】
［例４０］
例４０（表Ｖ）は、タンパク質を用いない本発明の態様を実証している。接着剤混合物は、２００ｇのＰＡＥ樹脂（ＣＡ１３００、３０％固形分）＋１８０ｇのグリセロールだった。粘度は、スピンドル＃２、３０ｒｐｍによるものである。表面材料を用いてパーティクルボードを作製し、ＭＯＲ試験を次に行った。１０．８％接着剤をその材料にスプレーした。尿素−ホルムアルデヒド樹脂＋触媒の対照（１８５５ｐｓｉ）のものと同等のＭＯＲをもつ良好なパネルが得られた。
【００６４】
【表５】
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【００６５】
［例４１］
この例は、架橋剤とともに用いることができる高固形分混合物を作るための、低ＰＤＩ粉と非尿素希釈剤の使用を実証している。グリセロール、水、及びADM Kaysoy（焼いた大豆）を、２／１のグリセロール／大豆比及び６６％総固形分にて混合して、６１６０ｃｐｓの粘度（スピンドル４、３０ｒｐｍ）をもつ均一な生成物を得た。
【００６６】
上述の記載は、本発明を例証し説明する。さらに、本開示は本開示の好ましい態様のみを示し且つ説明しているが、上述したとおり、上の教示及び／又は関連分野の技術もしくは知識と相応して、本明細書に表した概念の範囲内で変更又は修飾することができる。上に記載した態様は、さらに、本発明を実施することについてわかっている最良の形態を説明し、且つ他の当業者が本開示をそのような態様あるいはその他の態様において且つここに開示した具体的用途又は使用に必要とされる様々な変形とともに利用することを可能にすることを意図したものである。したがって、本記載は、本明細書に開示した形態に本発明を限定することを意図していない。また、付属する特許請求の範囲は代替の態様も含むと解釈されることを意図している。
【００６７】
あたかもそれぞれ個々の刊行物、特許、又は特許出願が参照により援用されることを具体的且つ個別に示しているかのように、任意の及び全ての目的のために、本明細書で引用した全ての刊行物、特許、及び特許出願を参照により本明細書に援用する。矛盾がある場合は、本明細書の開示が優先される。